主轴式滚磨光整加工弹塑性接触力修正计算

摘要

目的基于对主轴式滚磨光整加工弹塑性接触力修正系数研究的思路,探究主轴式滚磨光整加工过程中工件及滚抛磨块之间的碰撞接触力与碰撞接触速度之间的定量关系。方法采用EDEM系统中的Hertz-Mindlin接触模型进行模拟仿真,首先以Hertz接触理论以及牛顿第二定律为基础,推导弹性正面碰撞接触力与碰撞接触速度之间的关系表达式,然后在Thornton弹塑性假设的基础上建立滚抛磨块与工件之间弹塑性接触力与碰撞接触速度之间的关系表达式,并将不同转速下工件与滚抛磨块之间的弹塑性正面碰撞接触力计算结果与实验测试结果进行对比分析,最后通过量化结构变位系数进一步修正弹塑性接触力计算公式。结果基于Hertz接触理论、牛顿第二定律以及Thornton接触力学模型,推导了出速度修正系数表达式,且速度修正系数在0.32~0.58之间。同时考虑结构变位修正系数,基于Matlab,经过试算求得结构的变位修正系数在0.50~2.41之间,修正后的弹塑性接触力计算结果与实验测试结果的相对误差在0.122%~8.901%之间。结论滚抛磨块与工件之间的弹塑性接触力计算公式,理论依据充分,参数明确,可以为滚磨光整加工实际工艺制定提供可信的计算方法。